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素粒子物理学をさらに発展させて宇宙の成り立ちを解明するためには、以下のニュートリノの素性を明らかにしていかなければならない。ニュートリノの質量の絶対値、三世代あるニュートリノの質量階層性、ニュートリノが粒子と反粒子の区別がないマヨラナ粒子であるかどうか。これらは、ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊（0ν2β崩壊）を探索することで解明できるが、その崩壊率は非常に小さく、実験手法のさらなる改善あるいは新たなアプローチが必要である。
本研究では、まったく新しい0ν2β崩壊探索手法を提唱した。それは、0ν2β崩壊で放出される2本のβ線の飛行時間をそれぞれ精密に測定することでβ線の運動エネルギーを再構成し、その崩壊を同定するものである。しかし、これを実現するには、β線の飛行時間を精密に測定するため、1光子検出において70ピコ秒 (FWHM) よりも良い時間分解能をもち、かつ安価で大面積を覆える光検出器の開発が必須である。
そこで本研究で、新種の光検出器「RPC-PMT」を考案し、その開発に着手した。RPC-PMTは、安価で高時間分解能の荷電粒子検出器RPC (Resistive Plate Chamber) を光検出器に応用したものである。RPC-PMTの小型試作機を1台製作し、宇宙線を用いてまずRPCとしての性能を評価した。予備段階の評価において、430μmの単一ギャップで1.6ナノ秒 (FWHM) の時間分解能が得られた。今後、ギャップ間隔を狭め、信号増幅回路を低ノイズのものに置き換えることで、RPCとして必要な500ピコ秒（FWHM）以上の時間分解能を得られる見込みである。
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